gh4720li合金的硬度多少

GH4720Li合金是在Udimet720合金（国内牌号GH4720）的基础上发展而来的，其合金化程度非常高，主要强化相γ'相在服役状态下高达40%～50%，居变形高温合金之首，属于典型的难变形高温合金。因此，对GH4720Li合金热变形行为的研究，一直是学术界和工程界研究的热点。

超塑性成形具有塑性高、变形抗力小、可一次精密成形、成形零件质量好等优点，已在多种高温合金中得到应用。借助超塑成形工艺实现难变形高温合金的易成型能力，越来越受到重视。GH4720Li合金在初始晶粒组织均匀、晶粒度不粗于ASTM 10级时，具备细晶超塑性条件。因此，研究人员利用等温热压缩的实验手段研究初始均匀细晶组织超塑性变形行为，依据应变速率敏感因子m值确定超塑性变形范围，并分析等温热变形过程中的组织演变规律，为改善GH4720Li难变形镍基高温合金的热加工性和解决该合金组织控制关键技术等难题提供依据。实验用GH4720Li镍基高温合金采用真空感应+真空自耗（VIM+VAR）双联工艺冶炼而成，其化学成分（质量百分数，%）：C0.018，Cr16.01，Co14.9，Ti5.15，Al2.64，B0.015，W1.28，Mo2.98，Zr0.025，Ni余量。该合金铸锭首先经均匀化扩散退火，然后经多火次锻造开坯制成棒材。利用场发射扫描电镜（FESEM），确定该棒材组织的初始晶粒度为ASTM 10级。然后，从该棒材上切取Φ8mm×12mm的热模拟压缩试样。热压缩实验中为保证变形均匀，在试样两端加高温玻璃润滑剂以减少摩擦对应力状态的影响，同时在试样表面焊上热电偶以补偿试样表面温度的变化，热压缩实验后立即水冷以保留变形组织。对GH4720Li合金样品进行不同变形温度、应变速率和变形量条件下的热压缩模拟实验。采用形变温度为1040、1070、1100 和1130℃，应变速率为10－4、5×10－4、10－3和5×10－3s－1及工程变形量50%的变形条件。GH4720Li合金试样经热压缩后，利用光学显微镜（OM）和FESEM 分别对晶粒和γ'相进行组织研究。试验结果表明：（1）均匀细晶GH4720Li合金在1040～1130℃、0.0001～0.005s－1变形区间内，应变速率敏感因子m值随变形温度升高和变形量增加而降低；（2）1040～1100℃、10－4～5×10－3s－1条件下，该细晶合金具有超塑变形的能力，而1130℃时，无论应变速率如何，该合金已经不具备超塑性变形的能力；（3）均匀细晶合金在较高变形温度下最佳超塑性变形所对应的应变速率较高，低温变形时最佳超塑性变形发生需要更低的应变速率。

PTFE具有优异的化学稳定性和良好的自润滑性，它是目前最优秀的人工固体减摩材料，其摩擦学特性最接近于人体软骨组织，因此，在Ti合金表面涂覆PTFE，将大大改善Ti合金的滑动摩擦性能。但是，PTFE本身强度低，表面能极低，和金属的亲和性差，直接将PTFE涂覆在Ti合金表面其结合强度低，易剥离。

基于以上原因，本文将运用化学镀Ni-P作为基体支持PTFE粒子。在Ti合金的表面沉积Ni-P-PTFE复合镀层，以使Ti合金表面获得自润滑性和低的摩擦因数的表面改性层，并对Ni-P-PTFE的摩擦磨损性能进行了研究。

2 工艺过程

Ti-6Al-4V经过除油，去氧化膜，活化等前处理后，即可进行化学镀Ni-P-PTFE。化学镀Ni-P-PTFE要求PTFE颗粒能均匀地分散在溶液中。本实验采用粒径为0.05～0.5 μm左右的PTFE粒子。在酸性化学镀镍溶液〔4〕中加入适量的PTFE微粒，并进行机械搅拌。化学镀Ni-P-PTFE的工艺条件如下：NiSO4·6H2O：25 g/L；NaH2PO2·H2O：27 g/L柠檬酸：20 g/L；乙酸钠：20 g/L；加速剂：2 g/L；稳定剂：5×10-2 g/L；表面活性剂：10 ml/L；pH值4.6～5.0；温度85 ℃。所添加的表面活性剂是由非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂混合而成的，既使镀液中PTFE微粒具有良好悬浮性，又使PTFE微粒带正电荷，促进了PTFE粒子在Ti-6Al-4V表面吸附而与Ni-P发生共沉积〔5〕。所获得的Ni-P-PTFE复合层中PTFE体积含量达到10%～15%，镀层具有灰色金属光泽。运用SEM对镀层进行观察发现PTFE粒子在镀层中分布较为均匀，镀层平整而无孔隙。

3 镀层摩擦性能

摩擦磨损实验在MM-200型磨损试验机上进行，对磨偶为GCr15，半径为23.5 cm，载荷为50 N，滑动速度为1 m/sec。试验在干摩擦条件下进行。

Ni-P-PTFE显示出很高的耐磨性，其磨损量在较短时间内达到稳定值，然后随着磨损时间的增加，而呈现下降趋势。图1为摩擦因素与磨损时间的关系。从图中可以看出，Ni-P-PTFE的摩擦因素很低，具有较好的减摩效果，其磨损因素随着滑动距离的增加而基本维持不变，摩擦因素的波动也很小。Ti-6Al-4V合金经过化学镀Ni-P-PTFE处理后，摩擦磨损性能有显著提高。

图1 摩擦因素与磨损时间的关系

Fig 1 Coefficient of friction with wear time

4 结 论

(1)采用化学复合镀工艺，可以在Ti-6Al-4V表面获得Ni-P-PTFE复合镀层，其中PTFE的含量在10-15vol%，镀层光滑致密。

(2)化学镀Ni-P-PTFE复合层具有优异的耐磨性和减摩性，大大改善了Ti-6Al-4V摩擦磨损性能，使Ti-6Al-4V应用于在人工关节以及其它磨损较大的部位成为可能。

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铁氟龙(PTFE)因拥有极强的碳一氟键结和高分子量使其具有下列各项优异特性:

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